電力大數(shù)據(jù)體量大、類型多、速度快，廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)企業(yè)的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行、檢修、營銷、運(yùn)監(jiān)、企管、服務(wù)等各個業(yè)務(wù)方向。
電力大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)運(yùn)行專業(yè)的應(yīng)用
在電網(wǎng)運(yùn)行專業(yè)，通過應(yīng)用用電大數(shù)據(jù)，能夠提高短期和日前負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確度，指導(dǎo)調(diào)度計劃的制定；通過應(yīng)用電網(wǎng)運(yùn)行大數(shù)據(jù)，可優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式；通過應(yīng)用新能源發(fā)電大數(shù)據(jù)，可提高新能源發(fā)電預(yù)測水平，提升電網(wǎng)消納新能源發(fā)電的能力。
短期負(fù)荷預(yù)測和新能源發(fā)電預(yù)測是電網(wǎng)運(yùn)行領(lǐng)域研究、應(yīng)用較多的大數(shù)據(jù)應(yīng)用。短期負(fù)荷預(yù)測主要是使用近幾年各種粒度的電量、負(fù)荷電能數(shù)據(jù)，以及溫度、濕度等氣象數(shù)據(jù)，分析地區(qū)行業(yè)用戶的用電負(fù)荷特性、電量變換趨勢、負(fù)荷與氣象的關(guān)系，預(yù)測出一周內(nèi)全省或地市級電網(wǎng)的負(fù)荷曲線。這種基于大數(shù)據(jù)的負(fù)荷預(yù)測方法在多個省得到應(yīng)用，比傳統(tǒng)的預(yù)測方法更加準(zhǔn)確。
新能源發(fā)電預(yù)測主要是太陽能和風(fēng)力發(fā)電預(yù)測，其中難度較大的是風(fēng)力發(fā)電預(yù)測。風(fēng)力發(fā)電預(yù)測主要使用風(fēng)機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)、測風(fēng)塔數(shù)據(jù)、氣象預(yù)報數(shù)據(jù)以及大量的風(fēng)電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，預(yù)測0～4小時內(nèi)和24小時內(nèi)單風(fēng)機(jī)和風(fēng)電場總體的有功功率。
基于大數(shù)據(jù)的風(fēng)力發(fā)電預(yù)測，能較好地協(xié)助調(diào)控中心克服風(fēng)電出力不確定性帶來的、合理安排調(diào)控計劃等困難，提高電網(wǎng)消納新能源發(fā)電的能力。
國外電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用
在德國智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，電網(wǎng)企業(yè)每隔5分鐘或10分鐘收集一次數(shù)據(jù)，來預(yù)測用戶的用電習(xí)慣等，從而推斷出在未來2～3個月，整個電網(wǎng)的大致用電需求。依據(jù)用電量預(yù)測，可以提前向發(fā)電或者供電企業(yè)購買相應(yīng)電量，降低采購成本。
日本探索未來家庭能源管理系統(tǒng)，以智能監(jiān)控家庭太陽能等發(fā)電設(shè)備、儲能設(shè)備，各類家庭用電設(shè)備之間以及家庭能源和智能微電網(wǎng)之間的能源動態(tài)平衡。該系統(tǒng)能夠利用天氣信息與傳感器進(jìn)行能源大數(shù)據(jù)收集和篩選，并通過對家用電器的控制達(dá)到節(jié)約能耗的目的。
法國電力公司在法國已經(jīng)安裝了3500萬個智能電表，采集的主要是個體家庭的用電負(fù)荷數(shù)據(jù)。以每個電表每10分鐘抄表一次計算，3500萬智能電表每年產(chǎn)生1.8萬億次抄表記錄。這些電表數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、用電合同信息及電網(wǎng)數(shù)據(jù)，構(gòu)成了法國電力的大數(shù)據(jù)。法國電力借助大數(shù)據(jù)技術(shù)研究海量數(shù)據(jù)的處理架構(gòu)，實現(xiàn)用電負(fù)荷的精細(xì)化測量，降低信息決策系統(tǒng)與運(yùn)行操作系統(tǒng)之間的延遲。
美國通用公司研發(fā)了一種結(jié)合大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)的2.5-120型風(fēng)機(jī)。這種風(fēng)機(jī)融合了能量存儲和銜接的預(yù)測算法，每秒可分析上萬數(shù)據(jù)點(diǎn)，并可以靈活地操控120米的長葉片。這一風(fēng)機(jī)產(chǎn)品比傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)在效率和電力輸出上分別提高了25%和15%。
新能源大數(shù)據(jù)平臺
2018年1月，國網(wǎng)青海省電力公司建成國內(nèi)首個集數(shù)據(jù)匯集、存儲、服務(wù)、運(yùn)營于一體的新能源大數(shù)據(jù)創(chuàng)新平臺，2019年4月，該平臺正式升級為青海省能源大數(shù)據(jù)中心。
國網(wǎng)青海電力依托新能源大數(shù)據(jù)平臺的集中功率預(yù)測，可實現(xiàn)新能源電站功率集中預(yù)測和集中上報調(diào)度，幫助電網(wǎng)調(diào)度合理安排調(diào)度計劃，全力助推新能源消納。
平臺引進(jìn)中國氣象局、美國、歐洲、西班牙4類氣象源數(shù)據(jù)，并接入青海區(qū)域23座國家氣象觀測站，提供青海省和全國的數(shù)值天氣預(yù)報，精準(zhǔn)的氣象數(shù)據(jù)為精準(zhǔn)功率預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。目前，平臺引入國內(nèi)主流的4家功率預(yù)測服務(wù)提供商，對8家發(fā)電企業(yè)新能源電站進(jìn)行功率預(yù)測，實現(xiàn)了新能源電站的短期和超短期預(yù)測，預(yù)測準(zhǔn)確度提升2%以上。
近兩個月的數(shù)據(jù)顯示，接入平臺的新能源電站共觸發(fā)48次預(yù)警信息，預(yù)警推送生成處理工單48條。系統(tǒng)按照自動匹配、距離優(yōu)先原則分發(fā)檢修，形成了對預(yù)設(shè)預(yù)警工單的閉環(huán)管理，確保新能源電站健康穩(wěn)定運(yùn)行。
智能配用電大數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)
智能配用電大數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)由國網(wǎng)上海市電力公司電力大數(shù)據(jù)實驗室研制而成。該系統(tǒng)以上海浦東新區(qū)為示范區(qū)域，示范面積1210平方公里，完成浦東新區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)和社會環(huán)境經(jīng)濟(jì)等10個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源、236萬用戶的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)接入，建成電力大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)集市。通過對電力大數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析、挖掘，實現(xiàn)用戶用電行為分析、節(jié)電、用電預(yù)測、網(wǎng)架優(yōu)化、錯峰調(diào)度等業(yè)務(wù)應(yīng)用場景，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能配用電業(yè)務(wù)領(lǐng)域的技術(shù)拓展，提升配用電的智能化水平和綜合效益，滿足智能電網(wǎng)深入建設(shè)對多源數(shù)據(jù)的融合與挖掘提出的要求。
專訪】
圍繞電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)等，近日，本報記者對國網(wǎng)能源研究院數(shù)字經(jīng)濟(jì)所王智敏博士進(jìn)行了專訪。
《亮報》：電力大數(shù)據(jù)價值挖掘的關(guān)鍵技術(shù)主要有哪些？
王智敏：電力大數(shù)據(jù)價值挖掘的關(guān)鍵技術(shù)可以分為四大類，即統(tǒng)計分析、綜合評價、預(yù)測預(yù)警和數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。
統(tǒng)計分析技術(shù)。這一類是比較經(jīng)典的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，主要包含方差分析、主成分分析、回歸分析、決策樹算法、貝葉斯分類算法等。此類技術(shù)主要是通過相應(yīng)的指標(biāo)和模型發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的規(guī)律，用電力數(shù)據(jù)變化反映生產(chǎn)和生活用能情況。
綜合評價技術(shù)。這一類技術(shù)屬于知識發(fā)現(xiàn)型技術(shù)，通過把更加細(xì)化的電力數(shù)據(jù)過濾出來，然后挖掘其中隱含或未知的信息，主要包含專家打分法、層次分析法、熵權(quán)法、粗糙集法等。此類技術(shù)主要應(yīng)用于不同行業(yè)之間的用電情況關(guān)聯(lián)分析，以及電力企業(yè)綜合績效管理、投資與資產(chǎn)管理等，幫助電力企業(yè)綜合了解用能情況及生產(chǎn)經(jīng)營狀況。
預(yù)測預(yù)警技術(shù)。這一類技術(shù)是綜合評價技術(shù)的衍生，主要包含時間序列算法、回歸預(yù)測方法、隨機(jī)森林算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。此類技術(shù)主要應(yīng)用于電力生產(chǎn)消費(fèi)全過程，以及電力企業(yè)運(yùn)營預(yù)測，對未來發(fā)展趨勢進(jìn)行定量分析。
數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。這一類技術(shù)主要對應(yīng)于電力大數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果發(fā)布環(huán)節(jié)，主要包含Tableau、POWER BI、Echarts等。此類技術(shù)主要面向用戶、電力企業(yè)業(yè)務(wù)運(yùn)營及管理人員，通過可視化的方式將電力大數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果展示給用戶，借助圖形表達(dá)數(shù)據(jù)中的復(fù)雜信息。
內(nèi)容來源：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司、國網(wǎng)青海省電力公司、國網(wǎng)能源研究院、國網(wǎng)上海市電力公司等，黃蕾、謝林楓、王靜、田英杰、徐潔、王新令對本文有貢獻(xiàn)。
